4. ANKRAJ TAŞIMA GÜCÜ HESAP YAKLAŞIMLARI
4.3 Ankraj Taşıma Gücü Hesabında Kullanılan Güvenlik Sayıları
Littlejohn (1980), zemin ankrajlarında meydana gelebilecek göçmelerin 4 farklı şekilde olacağını açıklamıştır:
Zemin kütlesinde meydana gelen göçme
Zemin-Enjeksiyon arasında meydana gelen göçme
Enjeksiyon-Çelik Eleman (Çubuk-Tel-Halat) arasında meydana gelen göçme Çelik Eleman veya Ankraj Kafasında meydana gelen göçme
Zemin ankrajlarının tasarımı, yukarıda belirtilen her bir göçme durumu için uygun güvenlik sayıları kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Güvenlik sayılarının belirlenmesinde, ankraj ve ankrajın oluşturan sistemin kalıcı veya geçici olması, sistemde meydana gelecek göçmelerin vereceği potansiyel hasarlar vb. parametreler dikkate alınmaktadır. Littlejohn (1979), ankrajı oluşturan tendon (çubuk, tel veya halat) ve ankraj kafasının tasarımı sırasında önerdiği minimum güvenlik sayılarını bu parametrelere göre ayırmıştır (Çizelge 4.9).
96
Çizelge 4.9 : Ankraj tasarımı (tendon ve ankraj kafası) için önerilen güvenlik sayıları (Littlejohn,1979) Ankraj Sınıfı Minimum Güvenlik Sayısı İspat Yükü Çarpanı Kullanım süresi 6 aydan az olan, göçmesinin çok ciddi sonuçlar
doğurmayacağı ve toplum güvenliğini tehlikeye atmayacağı
durumdaki geçici ankrajlar (örnek;kısa süreli kazık testleri) 1.4 1.1
Kullanım süresi 2 yıla kadar çıkan, göçmesinin oldukça ciddi sonuçlara yol açmasına rağmen toplum güvenliğini tehlikeye atmayacak durumdaki geçici ankrajlar (örnek;istinat duvarlarında
kullanılan ankrajlar)
1.6 1.25
Bütün kalıcı ankrajlar, yüksek şekilde zararlı çevre şartlarında kullanılan veya göçmesinin sonuçlarının ciddi olacak geçici ankrajlar (örnek;Süspansiyon tipi köprülerin ana kabloları veya
ağır yapısal elemanların kaldırılmasında kullanılan elemanlar)
2.0 1.5
Littlejohn (1980), ankraj kök bölgesinde yük aktarımını sırasında enjeksiyon ile zemin temas yüzeyinde oluşan kayma gerilmelerin güvenli bir şekilde zemin tarafından taşınması için farklı zemin tipleri veya kaya formasyonlarına göre hesaplanan ankraj taşıma gücü (kök taşıma gücü) değerlerine güvenlik sayısı uygulanır. İzin verilebilir ankraj taşıma gücü hesabı için genellikle 2-4 arasında güvenlik sayısı kullanılırken, ankrajın imal edildiği zeminin kalitesine göre güvenlik sayısı değeri değişkenlik göstermekedir (Littlejohn, 1980). Ankrajın maruz kaldığı yük altında göstereceği deplasmanların büyük olması veya sabit yük altında kök bölgesinin deplasman göstermesi (sünme olayı) gibi durumlar yüksek güvenlik sayılarının kullanılmasını gerektirmektedir.
Servis süresi 2 yıldan daha az olan ve killi zeminlerde imal edilen geçici ankrajların izin verilebilir yükleri için 2-2.5 güvenlik sayıları, kalıcı ankrajlar için 3-3.5 güvenlik sayıları kullanılabilmektedir (Littlejohn,1980).
SIA 191-1977 İsviçre Normu, zemin ankrajlarının güvenli taşıma gücü hesabı için kullanılan güvenlik sayılarını; ankraj göçmesinin vermiş olduğu etki ile ankrajın geçici-kalıcı olup olmaması durumunu dikkate alarak önermiştir (Çizelge 4.10).
97
Çizelge 4.10 : Ankraj tasarımı için İsviçre Normu tarafından önerilen güvenlik sayıları (SIA 191-1977)
Risk Derecesi
Geçici Ankrajlar Kalıcı Ankrajlar Ankraj Sınıfı Güvenlik Sayısı Ankraj Sınıfı Güvenlik Sayısı Göçmesinin birkaç ciddi sonuçlar
doğuracağı, kamu güvenliğini ve düzeni için tehlike oluşturmayacak
ankrajlar
1 1.3 4 1.6
Göçmesinin oldukça ciddi sonuçlar doğuracağı, ancak kamu güvenliğini ve düzeni için tehlike oluşturmayacak
ankrajlar
2 1.5 5 1.8
Göçmesinin ciddi sonuçlar doğuracağı, kamu güvenliğini ve
düzeni için tehlike oluşturacak ankrajlar
3 1.8 6 2.0
PTI (Ard Germe Enstitüsü), 2004 yılında güncellemiş olduğu öngermeli zemin ve kaya ankrajları için öneriler içerisinde; kalıcı ankrajların kök tasarımı için minimum 2.0 güvenlik sayısının kullanılmasını tavsiye etmektedir. İlgili doküman içerisinde geçici ankrajların kök tasarımında kullanılacak güvenlik sayısı verilmemiştir. PTI (2004), sünme potansiyeli olan zeminlerde imal edilen ankrajların kök bölgesinde oluşacak ortalama gerilmelerin düşürmek için, güvenlik sayılarının arttırılması gerektiğini açıklamıştır. Zemin veya kaya ankrajlarının kullanım süresi boyunca taşıyacağı güvenli yükün belirlenmesi için kullanılan güvenlik sayılarını net bir şekilde açıklamamıştır.İngiliz Zemin Ankrajı Standardı (BS8081:1989),ankrajların tasarımında kullanılması gereken minimum güvenlik sayılarını ankraj sınıfına ve tasarımı yapılan bileşenin tipine göre ayırmıştır (çizelge 4.11).
Çizelge 4.11 : DIN 4125:1990'a göre izin verilebilir ankraj yükleri için farklı kriterler ve önerilen güvenlik sayıları
Maksimum Yük Güvenlik
Sayısı
İzin Verilebilir Ankraj Yükü Ty ; Çelik elemanın ispatlanmış
akma dayanımı 1.75 Ty /1.75
Tf ; Ankraj kök taşıma gücü 1.75 Tf /1.75
98
Çizelge 4.12 : Ankraj tasarımı için İngiliz Standardında geçen güvenlik sayıları (BS8081:1989)
Ankraj Sınıfı
Minimum Güvenlik Sayısı
İspat Yükü Çarpanı Çelik Eleman Enjeksiyon/ Zemin Enjeksiyon/Çelik Eleman veya Enjeksiyon İç Muhafaza Elemanı Arasındaki Temas Yüzeyi Kullanım süresi 6 aydan az
olan, göçmesinin çok ciddi sonuçlar doğurmayacağı ve toplum güvenliğini tehlikeye atmayacağı durumdaki geçici ankrajlar (örnek;kısa süreli
kazık testleri)
1.40 2.0 2.0 1.1
Kullanım süresi 2 yıla kadar çıkan, göçmesinin oldukça ciddi sonuçlara yol açmasına
rağmen toplum güvenliğini tehlikeye atmayacak durumdaki
geçici ankrajlar (örnek;istinat duvarlarında kullanılan
ankrajlar)
1.6 2.5* 2.5* 1.25
Bütün kalıcı ankrajlar, yüksek şekilde korozyon riski olan ortamlarda veya göçmesinin ciddi sonuçlar doğuracak geçici
ankrajlar (örnek;Süspansiyon tipi köprülerin ana kabloları veya ağır yapısal elemanların
kaldırılmasında kullanılan elemanlar)
2.0 3.0ʈ 3.0ʈ 1.5
*Sahada tam ölçüde deney sağlandığı durumda 2.0 olarak kullanılabilir. ʈ Sünme potantisyeli olan zeminlerde 4.0'e çıkartılabilir
DIN 4125:1990 Alman Normu, zemin ankrajlarının izin verilebilir yüklerini çizelge 4.12'de hesabı vermiş olduğu üç kriterin en küçüğü ile sınırlandırılmasını önermektedir.
Çizelge 4.12'de verilen ankraj kök taşıma gücü (Tf), zemin tipine göre değişmek
üzere teorik formüller kullanılarak hesaplandığı gibi sahada yapılan germe deneyleri sonucunda da belirlemek mümkündür. Sünme kriteri için sınır kuvveti, zemin ankrajına standart kapsamında belirtilmiş yönteme göre uygulanan deney sırasında; sünme oranının ( KΔ ) 2 mm değerini aştığı kademeye denk gelen kuvveti temsil
etmektedir (DIN 4125:1990). Sünme oranı, deney sırasında uygulanan her bir yük aşamasında kontrol edilip, denklem 4.7'deki gibi hesaplanmaktadır.
99 𝐾Δ= Δ2− Δ1
log 𝑡2⁄𝑡1 (4.7)
Δ𝑛 : n.zaman dilimi sırasında kayıt altına alınan ankraj uzaması (mm) 𝑡𝑛 : n zaman diliminin dakika biriminden değeri (dk)
Fransız Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği tarafından 1995 yılında basılan TA'95 norm içeriğinde, izin verilebilir ankraj yüklerinin hesabı aynı Alman normunda olduğu gibi sünme kriteri açısından tanımlanan kritik yük ile ankraj kök taşıma gücü değerinin önerilen güvenlik sayıları ile birlikte kullanılarak yapılmaktadır. Tasarımı yapılan ankrajların geçici veya kalıcı olup olmamasına göre izin verilebilir ankraj taşıma gücü değerleri çizelge 4.13'de verilmiştir.
Çizelge 4.13 : TA'95 göre izin verilebilir ankraj yükleri için farklı kriterler ve önerilen güvenlik sayıları
Maksimum Yük
Güvenlik Sayısı
İzin Verilebilir Ankraj Yükü Geçici Kalıcı Geçici Kalıcı Tu; Ankraj Kök Taşıma Gücü 1.50 1.50 Tu /1.50 Tu /1.50
Ts ; Ankrajın Kullanıldığı Sistemin
Servis Sınırları İçerisinde Dengede Tutacak Maksimum Yük
1.00 1.00 TS /1.00 TS/1.00
Tc; Sünme kriteri için kritik yük 1.11 1.25 Tc /1.11 Tc/1.25
TA'95 normunun izin verilebilir ankraj yüklerinin belirlenmesi için önerdiği kriterlerden biri olan sünme açısından kritik yük değeri (Tc), ankrajlara yapılan
çekme deneyleri sırasında her bir yük adımında kayıt edilen sünme oranına (α) göre tespit edilmektedir (şekil 4.18).
100
Şekil 4.18 : Yük kademeleri sırasında kayıt altına alınan sünme oranları (α) ve sünme açısından kritik yük değeri grafiği (TA'95, 1995)
101
5. YÜKSEK BASINÇLI ARD ENJEKSİYON ANKRAJLAR ve TEK DELGİLİ ÇOKLU ANKRAJLAR (SBMA)
Tezin bu bölümünde, yüksek basınçlı ard enjeksiyon (Tube-A Manchette) ankrajları ve tarihçesi yaklaşık olarak 20 yıl öncesine dayanan geleneksel ankrajlardan farklı bir sistem olan tek delgili çoklu ankraj hakkında detaylı bilgi verilmiş ve her iki ankrajın kök taşıma gücü üzerindeki etkisi incelenmiştir.